基于DEMATEL與F-ANP的突發(fā)事件應(yīng)急管理評估

許碩 劉小娜

摘 要：針對突發(fā)事件應(yīng)急管理評估存在評估指標(biāo)不獨(dú)立、評估信息模糊與評估結(jié)果難量化等問題，提出基于決策實驗室法（DETATEL）與模糊網(wǎng)絡(luò)分析法（F-ANP）的評估方法。建立突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估體系，將各因素劃分為影響層面與評估指標(biāo)，使用DEMATEL方法求得指標(biāo)間相互影響關(guān)系與各層面間網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型。通過ANP算法構(gòu)建評估指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)，求解指標(biāo)權(quán)重，并識別出應(yīng)急管理關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建立模糊評價矩陣，將定性分析轉(zhuǎn)化為定量評估，并進(jìn)行綜合評估，得到量化評估值，直觀顯示應(yīng)急管理能力實際水平。利用該方法對某市進(jìn)行評估，得出該市突發(fā)事件應(yīng)急管理評估值score=3.063 9，等級為“良”。

關(guān)鍵詞：突發(fā)事件;應(yīng)急管理;決策實驗室法;網(wǎng)絡(luò)分析法;模糊綜合評價

DOI：10. 11907/rjdk. 182511 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

中圖分類號：TP301文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）007-0069-06

Emergency Management Assessment Based on DEMATEL and F-ANP

XU Shuo，LIU Xiao-na

（College of Computer Science and Technology， Guizhou University， Guiyang 550025， China）

Abstract：According to the characteristics of the emergency management assessment， a method based on DETATEL and F-ANP was proposed to deal with independent indexes， fuzzy information， and quantify the assessment result. Firstly， the assessment indexes system for emergency management capability was established. Secondly， the DEMATEL method was used to determine the causal relation and the network relation model among indexes. Thirdly， the network hierarchy structure about evaluation indexes was determined by ANP， the weight of each index was calculated， and the key processes of emergency management were recognized. Lastly， the fuzzy assessment matrix was established， and transformed qualitative analysis into quantitative assessment; then the comprehensive assessment was conducted. The quantitative value was obtained and intuitively showed the actual level of emergency management capability. A certain city was evaluated by this proposed method and the final assessment value score = 3.0639， and the level was "good".

Key Words：emergency; emergency management; DEMATEL; ANP; fuzzy comprehensive evaluation

作者簡介：許碩（1993-），男，貴州大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士研究生，研究方向為信息系統(tǒng);劉小娜（1993-），女，貴州大學(xué)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士研究生，研究方向為計算機(jī)軟件與理論。

0 引言

突發(fā)事件頻發(fā)對社會穩(wěn)定及人民群眾生命財產(chǎn)安全造成重大威脅。關(guān)于突發(fā)事件應(yīng)急管理的研究，一直是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注重點(diǎn)。近年來該領(lǐng)域已取得了一定研究成果。如Jiang等[1]提出基于猶豫模糊Einstein算子的突發(fā)事件風(fēng)險管理能力評估模型，研究在復(fù)雜環(huán)境中參評者猶豫性對評估結(jié)果的影響;葛悅等[2]提出基于G-AHP（灰色層次分析法）的突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評價方法并建立層次化評估體系;Zhou等[3]將D數(shù)理論與DEMATEL（決策實驗室法）結(jié)合，可識別應(yīng)急管理過程關(guān)鍵成功因素;Wu等[4]提出針對應(yīng)急管理能力評估的模糊綜合評價法，可在一定程度上消除模糊性，提高評估精度，其中DEMATEL方法求得的綜合影響矩陣與網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型，可有效顯示系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，明確各因素之間的影響關(guān)系，而使用ANP方法可以客觀描述評估系統(tǒng)中各種因素互相作用、互相影響的特點(diǎn)，使所求指標(biāo)權(quán)重相較于傳統(tǒng)AHP方法更具客觀性。由于突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估涉及的語言評估具有很強(qiáng)的模糊性，使用模糊綜合評價法將定性評估轉(zhuǎn)化為定量評估，在形式上把不確定性轉(zhuǎn)化確定性，可使評估結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確[5-13]。

使用F-ANP的前提在于科學(xué)合理地理清各個元素之間具體邏輯關(guān)系，而DEMATEL恰好能為其關(guān)系的確定提供科學(xué)依據(jù)，同時F-ANP又可解決DEMATEL需假設(shè)指標(biāo)權(quán)重相等的問題，更加符合評估實際情況。綜上，本文提出基于DEMATEL與F-ANP的突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估方法。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 決策實驗室法

決策實驗室法（DEMATEL）使用圖論與矩陣進(jìn)行系統(tǒng)分析，計算指標(biāo)相互影響強(qiáng)度，從而揭示系統(tǒng)內(nèi)部各評估指標(biāo)間的相互關(guān)系。具體計算步驟 [14-17]為：

步驟一：構(gòu)建初始直接影響矩陣[MD]。針對研究問題，確定系統(tǒng)包含因素，記為：U1，U2，…，UN。選定相關(guān)標(biāo)度，設(shè)計調(diào)查問卷。由受訪者對指標(biāo)之間的影響關(guān)系進(jìn)行評判，并以成對比較的方式，確定指標(biāo)間的直接影響程度。將所有受訪者評價值取算術(shù)平均后，構(gòu)建初始直接影響矩陣[MD]。矩陣元素dij表示指標(biāo)Ui對指標(biāo)Uj的影響程度。當(dāng)i=j時，dij=0，則：

[MD=0d12？d1i？d1Nd210？d2i？d2N？？？？di1di2？0？diN？？？？dN1dN2？dNi？0] （1）

步驟二：對直接影響矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。由公式（2）可得標(biāo)準(zhǔn)化直接影響矩陣[MN]。

[MN=MDmax[max1≤i≤Nj=1Ndij，max1≤j≤Ni=1Ndij]] （2）

步驟三：構(gòu)建綜合影響矩陣[MT]。根據(jù)求得的標(biāo)準(zhǔn)化直接影響矩陣[MN]，由公式（3）計算綜合影響矩陣[MT]。

[MT=limk→∞（MN+M2N+？+MkN）=MN（I-MN）-1] （3）

其中[I]為單位矩陣。

步驟四：設(shè)定門檻值threshold得到修正后綜合影響矩陣MT，計算指標(biāo)中心度、原因度并繪制網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型。結(jié)合評估對象實際情況，設(shè)定門檻值threshold。若綜合影響矩陣MT中元素tij的值小于threshold，則表明指標(biāo)Ui與Uj之間不存在較強(qiáng)的影響關(guān)系，則將其值賦為0，得到修正后的綜合影響矩陣MT。根據(jù)公式（4）、公式（5），對MT的行與列分別求和，得到影響度r與被影響度c。其中（r+c）表示指標(biāo)之間影響與被影響的總程度，稱為中心度。中心度越大，表明指標(biāo)之間相互關(guān)系越強(qiáng)。（r-c）表示指標(biāo)之間的因果關(guān)系程度，稱為原因度。若原因度為正值，則表示該指標(biāo)對其它指標(biāo)的影響程度大，稱為原因元素;若原因度為負(fù)值，則表示該指標(biāo)受其它指標(biāo)影響程度大，稱為結(jié)果元素。

[r=j=1Ntij=（ri）N*1=（r1，？，ri，？，rN）] （4）

[c=i=1Ntij=（cj）1*N=（c1，？，cj，？，cN）] （5）

綜上可繪制出指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型，為ANP方法構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)提供依據(jù)，該模型還可清晰顯示系統(tǒng)內(nèi)部各指標(biāo)之間的影響關(guān)系。

1.2 網(wǎng)絡(luò)分析法

ANP指在AHP（層次分析法）的基礎(chǔ)上，針對評估對象中系統(tǒng)內(nèi)部元素之間存在的相互作用、相互影響關(guān)系作出改進(jìn)[18]。通過ANP方法，可以合理描述系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使求得的評估指標(biāo)權(quán)重更加客觀，更加符合突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估實際情況。典型ANP結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 ANP結(jié)構(gòu)

ANP方法計算步驟如下：

步驟一：構(gòu)建超級矩陣。受訪者根據(jù)1～9標(biāo)度法，標(biāo)度含義包括從同等重要到極端重要，通過成對比較的方式對元素組中的元素進(jìn)行判斷，構(gòu)造超級矩陣。首先以控制層元素為準(zhǔn)則，以網(wǎng)絡(luò)層元素組Uj（j = 1， 2， …， N）中的元素Ujl（l = 1， 2， …， nj）為次準(zhǔn)則，將元素組Ui中的元素與Ujl依次比較，得到超級矩陣[Wij]。

[Wij=w（j1）i1w（j2）i1？w（jnj）i1w（j1）i2w（j2）i2？w（jnj）i2？？？w（j1）iniw（j2）iniw（jnj）ini] （6）

其中Wij列向量表示Ui中元素Ui1，…， 對Uj中元素Uj1，…， 的影響程度排序向量。若Uj中元素不受Ui中元素影響，則Wij=0，得到在控制層準(zhǔn)則下的超級矩陣W為：

[W=W11W12？W1NW21W22？W2N？？？WN1WN2？WNN] （7）

步驟二：對超級矩陣進(jìn)行加權(quán)處理。在控制層準(zhǔn)則下，將網(wǎng)絡(luò)層各元素組Ui（i = 1， 2， …， N）對元素組Uj的重要性進(jìn)行比較，得到加權(quán)矩陣A為：

[A=a11？a1N？？aN1？aNN] （8）

將矩陣A與矩陣W分塊對應(yīng)相乘，可對矩陣W的元素進(jìn)行加權(quán)，即[Wij=aijWij]，可得到加權(quán)超級矩陣為：

[W=（Wij）] （9）

（i = 1， 2， …， N; j = 1， 2， …， N）

步驟三：計算穩(wěn)定加權(quán)超級矩陣。由公式（10）對加權(quán)超級矩陣[W]進(jìn)行穩(wěn)定性處理，最終可得穩(wěn)定加權(quán)超級矩陣[W？]。

[W？=limk→∞（1/N）k=1N（W）k] （10）

若該極限存在，則W*的列向量為極限相對排序向量，表示各評估指標(biāo)對評估目標(biāo)的全局權(quán)重。其中W*=（W1*， W2*， …， WN*）。

1.3 模糊綜合評價

模糊綜合評價是模糊數(shù)學(xué)理論在評估工作中的一種具體應(yīng)用。由于在應(yīng)急管理能力評價過程中涉及大量模糊性語言評估信息，采用模糊綜合評價可以對多個影響因素進(jìn)行客觀、全面的評估。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的評估指標(biāo)體系，參考評價等級標(biāo)準(zhǔn)V=（v1， v2， …， ve， …， vt），組織m位專家對各指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立評估，構(gòu)建模糊評價矩陣R。

公式（12）表示關(guān)于評估指標(biāo)Ui，m位專家中有p位專家認(rèn)為其評價等級應(yīng)為ve。

2 評估指標(biāo)體系構(gòu)建

突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估是典型的多屬性群決策問題，各因素之間存在著一定關(guān)聯(lián)性，為保證評估結(jié)果客觀性與準(zhǔn)確性，必須以科學(xué)有效的評估指標(biāo)體系為基礎(chǔ)。通過走訪相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，并結(jié)合國內(nèi)應(yīng)急管理實際情況與前人研究成果[19-20]，構(gòu)建突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估指標(biāo)體系。將預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備、保障與支持、檢測與預(yù)警、應(yīng)急處置與救援、事故處理與恢復(fù)確定為5個影響層面，并根據(jù)5個影響層面遴選對應(yīng)的20個指標(biāo)。突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估指標(biāo)體系如表1所示。

3 建模仿真分析

本文以某市為實驗對象，通過實際調(diào)研，在建立應(yīng)急管理能力評估指標(biāo)體系后進(jìn)行評估工作。

表1 評估指標(biāo)體系

確定影響層面集的步驟為：①U={U1，…，Ui，…，UN} = {預(yù)防準(zhǔn)備，保障與支持，監(jiān)測與預(yù)警，應(yīng)急處置與救援，事后恢復(fù)與重建}，（i = 1， 2， …， N; N = 5），并確定影響層面與評估指標(biāo)間隸屬關(guān)系：②U1 = {U11， U12， U13} = {預(yù)案編制，宣傳教育，培訓(xùn)演練};③U2 = {U21， U22， U23， U24} = {法規(guī)保障，資金保障，醫(yī)療保障，技術(shù)支持};④U3 = {U31， U32， U33， U34， U35} = {信息監(jiān)測，預(yù)警研判，報警方式，報警流程，預(yù)警信息與收發(fā)};⑤U4 = {U41，U42，U43，U44} = {險情報送，預(yù)案啟動，響應(yīng)能力，救援能力};⑥U5 = {U51， U52， U53， U54} = {經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，賠償損失，重建計劃，事件總結(jié)報告}。

3.1 綜合影響矩陣計算與網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型建立

設(shè)計調(diào)查問卷，走訪相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，采用李克?級量表（0為無影響，1為低度影響，2為中度影響，3為高度影響，4為極高影響）確定指標(biāo)間直接影響關(guān)系，以問卷調(diào)查方式收集原始數(shù)據(jù)。構(gòu)建評估指標(biāo)間初始影響矩陣MD，如表2所示。

依據(jù)公式（2），對初始直接影響矩陣MD進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并通過公式（3），得到綜合影響矩陣MT。通過專家討論并結(jié)合實際情況，將門檻值threshold設(shè)定為0.2。若綜合影響矩陣中的值小于0.2，則認(rèn)為指標(biāo)之間影響關(guān)系較弱。得到修正后的綜合影響矩陣MT，如表3所示。

根據(jù)公式（4）和公式（5），計算影響度r、被影響度c、中心度（r+c）和原因度（r-c），如表4所示;繪制影響層面間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型，如圖2所示。

由修正后綜合影響矩陣MT及因果圖可顯示指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。結(jié)合中心度（r+c）可知，信息監(jiān)測（U31）與其它指標(biāo)存在最強(qiáng)相互影響，因為信息監(jiān)測（U31）具有最大中心度值，而預(yù)案啟動（U42）與其它指標(biāo)之間的影響作用最小。由原因度（r-c）可知，預(yù)案編制（U11）、宣傳教育（U12）等值大于零的元素為原因元素，是決定應(yīng)急管理能力水平、管理水平的根本元素;法規(guī)保障（U21）、醫(yī)療保障（U23）等值小于零的為結(jié)果元素，對突發(fā)事件應(yīng)急管理能力產(chǎn)生直接影響。

3.2 各級評估指標(biāo)權(quán)重計算

根據(jù)DEMATEL方法所得指標(biāo)間相互影響關(guān)系與影響層面網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型，結(jié)合已確定的評估指標(biāo)體系與評估指標(biāo)集，構(gòu)建突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估ANP網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型。

在搜集原始評估數(shù)據(jù)后，運(yùn)用ANP相關(guān)算法，使用軟件Super Decision v2.6.0，計算得出加權(quán)超級矩陣，再對加權(quán)超級矩陣進(jìn)行穩(wěn)定性處理，可得極限相對排序向量。

W* = （W1*， W2*， …， W6*） = （0.101 8，0.076 9，0.102 2， 0.105 8，0.107 5，0.054 2，0.047 5，0.015 8，0.039 5，0.031 3， 0.020 6，0.037 4，0.022 7，0.014 7，0.031 0，0.030 6，0.056 9， 0.030 1，0.036 2，0.037 2）。

綜上可得突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估各指標(biāo)權(quán)重，如表5所示。

由表5分析可知各指標(biāo)相應(yīng)應(yīng)急管理能力權(quán)重，而影響突發(fā)事件應(yīng)急管理能力影響權(quán)重的各層面排序為檢測與預(yù)警（U3）、預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備（U1）、應(yīng)急處置救援（U4）、監(jiān)測與預(yù)警（U2）、事后恢復(fù)與重建（U5）。

3.3 模糊評價矩陣計算

現(xiàn)有10名專家組成評判組，每人均有多年突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估經(jīng)驗。結(jié)合該市實際情況，根據(jù)預(yù)先給定的評價等級對各指標(biāo)進(jìn)行單因素評價，同時確定評估等級，將評估等級確定為優(yōu)、良、中、差4個等級，其對應(yīng)分值分別為4、3、2、1。分值越高，則說明應(yīng)急管理能力水平越高，介于兩分值之間的則取其中間值。將評價等級向量確定為V = （4， 3， 2， 1），評估結(jié)果如表6所示。

表6 專家評價結(jié)果

與救援（U4）＼&險情報送（U41）＼&5＼&2＼&3＼&0＼&預(yù)案啟動（U42）＼&8＼&1＼&1＼&0＼&響應(yīng)能力（U43）＼&7＼&2＼&1＼&0＼&救援能力（U44）＼&3＼&5＼&2＼&0＼&事后恢復(fù)

與重建（U5）＼&經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償（U51）＼&0＼&0＼&8＼&2＼&損失評估（U52）＼&0＼&7＼&2＼&1＼&重建計劃（U53）＼&0＼&5＼&4＼&1＼&事件總結(jié)報告（U54）＼&1＼&1＼&5＼&3＼&]

進(jìn)而構(gòu)建模糊評價矩陣R為：

3.4 評價結(jié)果計算

實際評估過程中，以量化分值的形式表示評估結(jié)果是最直觀的評估方式。由公式H = W**R計算模糊評價向量H，H = （0.374 7， 0.325 9， 0.252 8， 0.082 0）。

再選用M（*， ⊕）算子進(jìn)行綜合計算，求得該市整體突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估值score為：

score = H*VT = 0.374 7*4+0.325 9*3+0.252 8*2+0.082 0*1 =

3.063 9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（13）

參考已經(jīng)確定的評價等級向量V，故將該市應(yīng)急管理能力等級確定為“良”，表明該市應(yīng)急管理狀況尚可，但還存在一定提升空間。

對該市而言，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注保障與支持（U2）、預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備（U1）等對突發(fā)事件應(yīng)急管理能力影響程度較高的層面，完善法規(guī)、資金和醫(yī)療保障，強(qiáng)化相關(guān)技術(shù)支持;重視應(yīng)急預(yù)案編制，加強(qiáng)宣傳教育，并周期性進(jìn)行培訓(xùn)演練，增強(qiáng)意識，從而盡可能地將突發(fā)事件應(yīng)急管理能力維持在較高水平。

4 結(jié)語

針對突發(fā)事件應(yīng)急管理能力評估過程中評估指標(biāo)不獨(dú)立、評估信息模糊、評估結(jié)果難量化等問題，本文提出了基于DEMATEL和F-ANP的評估方法。通過實驗仿真得出以下結(jié)論：

（1）通過DEMATEL方法，可以清晰描述指標(biāo)之間相互影響關(guān)系，所得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型可為ANP構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)提供客觀依據(jù)。

（2）使用ANP方法客觀描述系統(tǒng)內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)，更能體現(xiàn)指標(biāo)間相互影響與反饋的關(guān)系，使權(quán)重分配更合理。

（3）引入模糊綜合評價，將定性語言信息轉(zhuǎn)化為定量數(shù)值評估，在一定程度上降低了對評估結(jié)果的人為主觀性影響。

（4）通過量化的綜合評估結(jié)果，直觀顯示應(yīng)急管理能力實際水平，解決了應(yīng)急管理能力評估難以量化的問題。

隨著“智慧城市”理念的提出及大量政務(wù)數(shù)據(jù)的公開，同時由于不完整信息對評估結(jié)果會產(chǎn)生較大影響，故下一步研究工作重點(diǎn)將放在基于不完整信息的智能評估領(lǐng)域。

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（責(zé)任編輯：江 艷）